بطارية حمض الرصاص الجل المختومة DKGB2-200-2V200AH

مميزات وعيوب بطارية الليثيوم وبطارية الرصاص الحمضية وبطارية الجل
بطارية ليثيوم
يوضح الشكل أدناه مبدأ عمل بطارية الليثيوم. أثناء التفريغ، يفقد الأنود إلكترونات، فتنتقل أيونات الليثيوم من الإلكتروليت إلى الكاثود؛ بينما تنتقل أيونات الليثيوم إلى الأنود أثناء الشحن.

تتميز بطارية الليثيوم بنسبة وزن طاقة وحجم طاقة أعلى؛ وعمر خدمة طويل. في ظل ظروف التشغيل العادية، يتجاوز عدد دورات الشحن والتفريغ 500 دورة؛ وتُشحن بطارية الليثيوم عادةً بتيار يتراوح بين 0.5 و1 مرة من سعتها، مما يُقلل من وقت الشحن؛ ولا تحتوي مكونات البطارية على عناصر معدنية ثقيلة، مما يجعلها غير ملوثة للبيئة؛ ويمكن استخدامها بالتوازي حسب الرغبة، كما أن سعتها سهلة التوزيع. ومع ذلك، فإن تكلفة البطارية مرتفعة، وينعكس ذلك بشكل رئيسي في ارتفاع سعر مادة الكاثود LiCoO2 (موارد أقل من Co2)، وصعوبة تنقية نظام الإلكتروليت؛ وتتفوق المقاومة الداخلية للبطارية على البطاريات الأخرى بسبب نظام الإلكتروليت العضوي وأسباب أخرى.

بطارية الرصاص الحمضية
مبدأ بطارية الرصاص الحمضية هو كما يلي. عند توصيل البطارية بالحمل وتفريغها، يتفاعل حمض الكبريتيك المخفف مع المواد الفعالة على الكاثود والأنود لتكوين مركب جديد هو كبريتات الرصاص. يتم إطلاق مكون حمض الكبريتيك من الإلكتروليت من خلال التفريغ. كلما طالت مدة التفريغ، قل التركيز؛ لذلك، طالما تم قياس تركيز حمض الكبريتيك في الإلكتروليت، يمكن قياس الكهرباء المتبقية. أثناء شحن صفيحة الأنود، تتحلل كبريتات الرصاص المتولدة على صفيحة الكاثود وتتحول إلى حمض الكبريتيك والرصاص وأكسيد الرصاص. لذلك، يزداد تركيز حمض الكبريتيك تدريجيًا. عندما يتم اختزال كبريتات الرصاص عند كلا القطبين إلى المادة الأصلية، فإنها تساوي نهاية الشحن وانتظار عملية التفريغ التالية.

تُصنّع بطاريات الرصاص الحمضية منذ زمن طويل، لذا فهي تتميز بتقنيات متطورة واستقرار وإمكانية تطبيق واسعة. تستخدم هذه البطارية حمض الكبريتيك المخفف كإلكتروليت، وهو غير قابل للاحتراق وآمن؛ وتتميز بنطاق واسع من درجات حرارة التشغيل والتيارات، وأداء تخزين جيد. ومع ذلك، تتميز بانخفاض كثافة الطاقة، وقصر دورة حياتها، وتلوثها بالرصاص.

بطارية جل
تُغلَق البطارية الغروانية بمبدأ امتصاص الكاثود. عند شحن البطارية، ينطلق الأكسجين من القطب الموجب والهيدروجين من القطب السالب. يبدأ تحرر الأكسجين من القطب الموجب عندما تصل شحنة القطب الموجب إلى 70%. يصل الأكسجين المترسّب إلى الكاثود ويتفاعل معه كما يلي لتحقيق عملية امتصاص الكاثود.
2Pb+O2=2PbO
2PbO+2H2SO4: 2PbS04+2H2O

يبدأ تكوّن الهيدروجين للقطب السالب عند وصول الشحنة إلى 90%. إضافةً إلى ذلك، فإنّ انخفاض الأكسجين على القطب السالب وتحسين الجهد الهيدروجيني الزائد للقطب السالب نفسه يمنعان تفاعل تكوّن الهيدروجين بكميات كبيرة.

بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية المُغلقة بتقنية AGM، على الرغم من أن معظم إلكتروليت البطارية يُحفظ داخل غشاء AGM، يجب ألا يتجاوز 10% من مسام الغشاء الإلكتروليت. يصل الأكسجين الناتج عن القطب الموجب إلى القطب السالب عبر هذه المسام، ويمتصه القطب السالب.

يمكن أن يُشكّل الإلكتروليت الغرواني في بطارية الغروانية طبقة واقية متينة حول صفيحة القطب، مما يمنع انخفاض السعة ويطيل عمر الخدمة؛ فهو آمن الاستخدام وصديق للبيئة، وينتمي إلى مصدر الطاقة الصديق للبيئة؛ يتميز بتفريغ ذاتي منخفض، وأداء تفريغ عميق جيد، وقبول شحن قوي، وفرق جهد علوي وسفلي صغير، وسعته كبيرة. ومع ذلك، فإن تقنية إنتاجه معقدة وتكلفته مرتفعة.